Trong các mạch hoặc hệ thống vi sóng, toàn bộ mạch hoặc hệ thống thường bao gồm nhiều thiết bị vi sóng cơ bản như bộ lọc, bộ ghép, bộ chia công suất, v.v. Hy vọng rằng thông qua các thiết bị này có thể truyền công suất tín hiệu từ điểm này đến điểm khác một cách hiệu quả. cái khác với tổn thất tối thiểu;
Trong toàn bộ hệ thống radar của ô tô, việc chuyển đổi năng lượng chủ yếu liên quan đến việc truyền năng lượng từ chip sang bộ cấp nguồn trên bảng PCB, chuyển bộ cấp nguồn sang thân ăng-ten và bức xạ năng lượng hiệu quả của ăng-ten.Trong toàn bộ quá trình truyền năng lượng, một phần quan trọng là thiết kế bộ chuyển đổi.Bộ chuyển đổi trong hệ thống sóng milimet chủ yếu bao gồm chuyển đổi ống dẫn sóng tích hợp microstrip sang chất nền (SIW), chuyển đổi microstrip sang ống dẫn sóng, chuyển đổi SIW sang ống dẫn sóng, chuyển đổi đồng trục sang ống dẫn sóng, chuyển đổi ống dẫn sóng sang ống dẫn sóng và các loại chuyển đổi ống dẫn sóng khác nhau.Số này sẽ tập trung vào thiết kế chuyển đổi SIW microband.
Các loại kết cấu vận tải
vi dảilà một trong những cấu trúc dẫn hướng được sử dụng rộng rãi nhất ở tần số vi sóng tương đối thấp.Ưu điểm chính của nó là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và khả năng tích hợp cao với các bộ phận gắn trên bề mặt.Một đường vi dải điển hình được hình thành bằng cách sử dụng các dây dẫn ở một mặt của lớp điện môi, tạo thành một mặt phẳng nền duy nhất ở phía bên kia, có không khí phía trên nó.Dây dẫn phía trên về cơ bản là một vật liệu dẫn điện (thường là đồng) được định hình thành một sợi dây hẹp.Chiều rộng, độ dày, độ thấm tương đối và tiếp tuyến tổn thất điện môi của chất nền là các thông số quan trọng.Ngoài ra, độ dày của dây dẫn (tức là độ dày kim loại hóa) và độ dẫn điện của dây dẫn cũng rất quan trọng ở tần số cao hơn.Bằng cách xem xét cẩn thận các thông số này và sử dụng các đường vi dải làm đơn vị cơ bản cho các thiết bị khác, nhiều thiết bị và linh kiện vi sóng in có thể được thiết kế, chẳng hạn như bộ lọc, bộ ghép nối, bộ chia/tổ hợp công suất, bộ trộn, v.v. Tuy nhiên, khi tần số tăng (khi chuyển sang tần số vi sóng tương đối cao) tổn thất truyền tải tăng lên và xảy ra bức xạ.Do đó, các ống dẫn sóng ống rỗng như ống dẫn sóng hình chữ nhật được ưa chuộng hơn vì tổn thất nhỏ hơn ở tần số cao hơn (không có bức xạ).Phần bên trong của ống dẫn sóng thường là không khí.Nhưng nếu muốn, nó có thể được lấp đầy bằng vật liệu điện môi, tạo cho nó một tiết diện nhỏ hơn so với ống dẫn sóng chứa đầy khí.Tuy nhiên, ống dẫn sóng ống rỗng thường cồng kềnh, có thể nặng đặc biệt ở tần số thấp hơn, yêu cầu yêu cầu sản xuất cao hơn và tốn kém và không thể tích hợp với cấu trúc in phẳng.
SẢN PHẨM ANTEN MICROSTRIP RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
Loại còn lại là cấu trúc dẫn hướng lai giữa cấu trúc vi dải và ống dẫn sóng, được gọi là ống dẫn sóng tích hợp cơ chất (SIW).SIW là một cấu trúc giống như ống dẫn sóng tích hợp được chế tạo trên vật liệu điện môi, với các dây dẫn ở trên và dưới và một dãy tuyến tính gồm hai vias kim loại tạo thành các thành bên.So với cấu trúc vi dải và ống dẫn sóng, SIW tiết kiệm chi phí, có quy trình sản xuất tương đối dễ dàng và có thể tích hợp với các thiết bị phẳng.Ngoài ra, hiệu suất ở tần số cao tốt hơn so với cấu trúc vi dải và có đặc tính phân tán ống dẫn sóng.Như thể hiện trong Hình 1;
Hướng dẫn thiết kế SIW
Ống dẫn sóng tích hợp chất nền (SIW) là các cấu trúc giống như ống dẫn sóng tích hợp được chế tạo bằng cách sử dụng hai hàng via kim loại được nhúng trong một chất điện môi nối hai tấm kim loại song song.Các hàng kim loại xuyên qua các lỗ tạo thành các bức tường bên.Cấu trúc này có đặc điểm của đường vi dải và ống dẫn sóng.Quá trình sản xuất cũng tương tự như các cấu trúc phẳng được in khác.Một hình học SIW điển hình được thể hiện trong Hình 2.1, trong đó chiều rộng của nó (tức là khoảng cách giữa các via theo hướng ngang (as)), đường kính của vias (d) và chiều dài bước (p) được sử dụng để thiết kế cấu trúc SIW Các thông số hình học quan trọng nhất (thể hiện trong Hình 2.1) sẽ được giải thích trong phần tiếp theo.Lưu ý rằng chế độ chiếm ưu thế là TE10, giống như ống dẫn sóng hình chữ nhật.Mối quan hệ giữa tần số cắt fc của ống dẫn sóng chứa đầy không khí (AFWG) và ống dẫn sóng chứa đầy chất điện môi (DFWG) và kích thước a và b là điểm đầu tiên của thiết kế SIW.Đối với ống dẫn sóng chứa đầy không khí, tần số cắt như trong công thức bên dưới
Cấu trúc cơ bản và công thức tính SIW[1]
Trong đó c là tốc độ ánh sáng trong không gian tự do, m và n là các mode, a là kích thước ống dẫn sóng dài hơn và b là kích thước ống dẫn sóng ngắn hơn.Khi ống dẫn sóng hoạt động ở chế độ TE10, nó có thể được đơn giản hóa thành fc=c/2a;khi ống dẫn sóng chứa đầy chất điện môi, chiều dài cạnh rộng a được tính bằng ad=a/Sqrt(εr), trong đó εr là hằng số điện môi của môi trường;Để SIW hoạt động ở chế độ TE10, khoảng cách xuyên lỗ p, đường kính d và chiều rộng phải thỏa mãn công thức phía trên bên phải hình bên dưới, đồng thời còn có các công thức thực nghiệm d<λg và p<2d [ 2];
trong đó λg là bước sóng sóng dẫn hướng: Đồng thời, độ dày của lớp nền sẽ không ảnh hưởng đến thiết kế kích thước SIW nhưng sẽ ảnh hưởng đến sự mất kết cấu, do đó cần xem xét ưu điểm tổn thất thấp của lớp nền có độ dày cao .
Chuyển đổi microstrip sang SIW
Khi cấu trúc vi dải cần được kết nối với SIW, quá trình chuyển đổi vi dải giảm dần là một trong những phương pháp chuyển tiếp được ưa thích chính và quá trình chuyển đổi giảm dần thường cung cấp kết nối băng thông rộng so với các quá trình chuyển đổi được in khác.Cấu trúc chuyển tiếp được thiết kế tốt có độ phản xạ rất thấp và tổn hao chèn chủ yếu là do tổn thất điện môi và dây dẫn.Việc lựa chọn vật liệu nền và vật liệu dẫn điện chủ yếu quyết định sự mất mát của quá trình chuyển đổi.Do độ dày của lớp nền cản trở chiều rộng của đường vi dải, nên các thông số của quá trình chuyển đổi giảm dần phải được điều chỉnh khi độ dày của lớp nền thay đổi.Một loại ống dẫn sóng đồng phẳng nối đất khác (GCPW) cũng là cấu trúc đường truyền được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tần số cao.Các dây dẫn bên gần đường truyền trung gian cũng đóng vai trò là mặt đất.Bằng cách điều chỉnh độ rộng của bộ cấp nguồn chính và khoảng cách với mặt đất bên cạnh, có thể đạt được trở kháng đặc tính cần thiết.
Microstrip tới SIW và GCPW tới SIW
Hình dưới đây là một ví dụ về thiết kế microstrip tới SIW.Môi trường được sử dụng là Rogers3003, hằng số điện môi là 3,0, giá trị tổn thất thực là 0,001 và độ dày là 0,127mm.Chiều rộng của bộ cấp dữ liệu ở cả hai đầu là 0,28mm, phù hợp với chiều rộng của bộ cấp dữ liệu ăng-ten.Đường kính lỗ xuyên qua là d=0,4mm và khoảng cách p=0,6mm.Kích thước mô phỏng là 50mm*12mm*0.127mm.Suy hao tổng thể trong dải thông là khoảng 1,5dB (có thể giảm hơn nữa bằng cách tối ưu hóa khoảng cách giữa các cạnh).
Cấu trúc SIW và các tham số S của nó
Phân phối điện trường @ 79GHz
Thời gian đăng: Jan-18-2024
